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无线设备的整体测试
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编辑笔记：本文介绍了如何利用矩阵开关进行整体测试的相关知识。本文原作者为PickeringTest公司工程师，由与非网技术编辑王婷、张国强翻译整理。
介绍
像便携式电话这样的无线射频局域网设备作为消费电子的产品正在变得越来越流行。尽管手机的复杂性和发展趋势因为手机制造规模的不断扩大而被忽视，但是消费者对于可靠性的期望却越来越高。
为了满足用户需求，制造商们增加了对产品使用寿命和耐久性的测试，并由此来发现设计中的缺陷和制造过程中的问题。能够证明产品在所有运行环境下都具有高水平的可靠性或者是始终如一的性能是公司之间同类产品区分越来越重要的参考标准。更加稳固的性能能够允许在制造测试方法上的改变，从而可以降低成本，并且在可靠性上的改进可以减少昂贵的保修索赔处理费用，而且可以改善公司的品牌形象。
为了实现信息收集的目的，现在很多制造商够承诺了严格的整体测试制度，这种测试制度是指将设备放置在一个测试用的固定物上，从而在制造过程中监控设备的适应环境性能或者是变化。甚至可以对设备进行毁坏性的测试，并由此找到第一个不合格的机械装置。当找到了第一个不合格的机械装置进行改进，然后制造商们再开始寻找下一个不合格的机械装置，稳步的改进产品的不合格率，在这些经验的基础上生产出下一代产品。
一个可以低成本高效益的进行整体测试方法是，采用一个安装开关系统的PXI机箱，这些开关系统可以对那些专用的通用测试仪器进行连续测试。这篇文章将会描述如何对手机进行整体测试，同样可以使用相同的方法对其他许多类型的无线设备进行整体测试。
整体测试的目的
整体测试的首要目的就是，收集大量该设备在长时间内不同环境下的性能数据。接受测试的产品随机的从生产线上拿下来进行测试，并且在测试开始时，该产品的所有的零件都是假定工作在说明书的工作范围内。
测试系统需要将重点放在对性能的变化的观测上，而不是放在性能的绝对值上面。因此测试的结果就会集中在模拟参数的分析上，而不是功能参数，这是因为模拟参数会表现出性能上的变化，而功能参数只能不是起作用就是一点作用不起，而很少会出现一半起作用一半不起作用的情况。
对于手机来说，主要的模拟参数就是和射频接口相关的参数，如传输功率，调制的准确性，接收器的灵敏度，而不是数据通信端口或人机接口。为了进行射频接口测试，通常采用的是移动无线测试装置(MRTS)。有一些产品的制造商（如Agilent, Anritsu, Rohde& Schwarz, Aerofl ex, Willtek），典型的MRTS应用是无足轻重的对等原则的整体测试。在R&D中的测试装置的选择以及需要测试的便携式的空中接口的选择都会对MRTS的选择产生很强烈的影响。
由于进行测试的目的是为了监控性能的改变而不是绝对值，因此测试系统的可重复性设计是必要的。性能相同的设备的测试结果应当是相同的，不论它们在系统的中的位于什么位置。
手机的测试接入点
射频线
数据线
电源线
整体测试系统图解
整体测试系统图解
整体测试系统示意图
手机会固定在老化试验箱的整体测试固定板上。36部手机都会通过电缆和测试板上接口进行连接，进行电源，射频和通信的连接。
在老化试验箱外，36根电缆在一个接口上分成三组基本功能，通信，电源以及射频。
PXI机箱包含了在测试装置和待测手机之间进行转换的模块。系统控制器在MXI-3接口通过运行程序实现对开关的控制。
手机通信直接通过控制器上的RS-232或USB实现。
通过遥测提供的电源是用来对选中的手机进行供电的。供电设备是一种典型的基于GPIB控制的通用测试仪器。
MRTS的射频输入/输出接口同选定的手机进行连接。MRTS能够在GPIB控制下工作。
系统的操作原理很简单。控制器选择一部手机进行测试，通过基于PXI上的MXI-3接口的开关系统将通信端口，电源及MRTS同手机进行连接。通信端口将手机置于测试模式，并且开始进行一系列测试进程，射频结果可以通过MRTS进行收集。这些结果会存放在一个数据库中，以便在测试过程中或完成测试后对结果进行分析。
整体测试固定板
整体系统需要一个固定板，这个固定板用来放置一定数量的手机样品。手机数量越大则测试结果的有效性越强，但是测试系统也会变得更加复杂。如果测试系统过大的话，想要从系统中获得较好的结果就越困难。
Pickering Interfaces公司的经验表明，当系统包含了30个左右的设备时，在系统规模和复杂程度上都是比较好管理的，并且能够提供足够的样品来进行有用数据的收集。Pickering Interfaces公司设计的进行整体测试应用的PXI产品将设备配置定在了36，这36部手机都会正常的安装在一个单独的老化试验箱里，而不需要将这些设备拆散。
这些固定板需要将手机定位，并且提供同射频接口，数据通信端口和电池进行连接的接入点。在大多数情况下，电池需要单独进行测试，这是为了避免由于电池影响出现的结果，因此，手机在固定式不需要电池，而是采用外部电源对其进行供电。
射频接口既可以通过一个天线耦合器，也可以通过轴向同手机进行连接。
测试固定板将全部的手机接口同测试系统进行连接，它的设计针对的是特定的手机（或制造商）。
I/O接口
I/O接口可以以两种方式存在，一种是电缆的形式，另一种是基于PCB的接口卡的形式。无论采用何种方式，都要保证每个连接都是可以断开的，这样就可以允许电缆接入老化试验箱，并能够容易的进行差错。
通信开关
大多数设备的控制不是通过RS-232就是通过USB接口来实现的，而这两者都在手机的数据通信链接器上的。Pickering Interfaces公司的40-735数据通信模块就是专门为了实现单独的端口能够和36个输出中的任何一个进行转换而开发设计的，并且同时能够保持重要传输线路的USB1.1接口的特性。同样的模块还可以设置为两个18路德通信多路复用器。
数据通信模块示意图
功率开关
电源和手机之间的距离一般为几米，因此就会很难将手机中的电池的性能很好地发挥。采用配有遥感接口的快速反应电源就可以解决这个问题，该遥感即可调节的是手机上的电压，而不是电源的输出端的电压。需要四根线路来实现这个功能，两条电源连接线，两条传感连接线。这些连接线需要能够相互转换，这样就可以将它们同选定的手机进行连接。这些多路复用器中的两个可以用来转换36个手机中的信号。在电源的两端进行电源切换，这样就可以保证电缆的故障不会造成地面电流流向测试系统。
电源和传感模块示意图
射频开关
射频开关要求将36个射频连接减少为一个连接。Pickering Interfaces公司的40-789微波BRIC模块就是一个10槽的PXI模块，这个模块针对这个问题提供一套完整的解决方案。模块进行了精心的设计，从而保证通过模块的每一条通路中的插入损耗尽量相似，这样就可以更简单的得到有用的数据。由于模块采用微波（20GHz）对插入损耗进行转换，并且多路复用器的VSWR（峰值与谷值的比率）也很低，因此能够保证手机射频连接器上的阻抗对系统性能的影响小于其他方面的影响。
微波BRIC模块示意图
加倍测试速度或双标准测试
通过一次测试对36个手机进行测试是一个很长的测试过程，因此就会需要加快测试过程的速度。现代化的手机同样需要不止一种模式的测试（如GSM和WBCDMA），并且对于适用于一种测试模式的测试设备不一定能够很好的适用于改变了的模式。而需要相似整体测试系统的无线局域网能够满足上面提到的要求。
前面提到的PXI模块就是基于这种想法来设计的。
所有的模块都可以配置成18路的设备。40-735模块可以配置成两个18路的多路复用器，从而两个手机可以由分离的串行接口同时进行控制。40-568电源和传感模块多路复用器可以配置为一个18路的设备，进行电源和传感线路的转换，两个这样的模块就可以排列成两个18路的，或是一个单独的36路多路复用器。
40-789射频开关模块可以配置成两个18路的多路复用器（两个独立的输出）或一个单独的36路多路复用器。
总结
Pickering Interfaces公司的开关的新型模块对于无线设备进行的整体测试是很理想的。这三种模块支持18路或36路设备的测试，其中包括数据采集或使用寿命测试。每种模块都是经过精心设计来保证能够理想的应用在这种类型的应用中。这些模块使基于PXI的测试方法应用在了多种不同的无线设备的整体测试中。
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